Совершенствование методов и средств имитационного моделирования усилителей и автогенераторов СВЧ и измерения S-параметров их активного компонента тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.07, кандидат наук Литовченко Владимир Анатольевич

• Литовченко Владимир Анатольевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Литовченко Владимир Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВЕКТОРНЫХ И ЦИФРОВЫХ АНАЛИЗАТОРОВ СВЧ-ЦЕПЕЙ И ПРЕДПОСЫЛКИ, СТИМУЛИРУЮЩИЕ РАЗРАБОТКУ ЛАБОРАТОРНОГО ИМИТАТОРА-АНАЛИЗАТОРА УСИЛИТЕЛЕЙ И АВТОГЕНЕРАТОРОВ СВЧ

1.1 Проблема измерения ^-параметров активных компонентов устройств СВЧ

1.2 Измерение ^-параметров векторными анализаторами СВЧ-цепей

1.3 Алгоритмические концепции проектирования цифровых анализаторов СВЧ-цепей

1.4 Измерение ^-параметров цифровыми анализаторами СВЧ-цепей

и лабораторным имитатором-анализатором

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ИМИТАТОРОВ-АНАЛИЗАТОРОВ УСИЛИТЕЛЕЙ И АВТОГЕНЕРАТОРОВ СВЧ

2.1 Структурная схема и конструкция имитатора-анализатора

2.2 Принцип работы имитатора-анализатора

2.3 Математическая модель имитатора-анализатора

2.3.1 Гомодинный режим

2.3.2 Двухсигнальный режим

2.4 Метод анализа устойчивости

2.5 Методы измерения ^-параметров четырехполюсников

2.6 Калибровка имитатора-анализатора

2.6.1 Калибровка направленных мостов в гомодинном режиме

2.6.2 Калибровка направленных мостов в двухсигнальном режиме

2.6.3 Калибровка детекторов

2.7 Нормировка результатов измерения относительно микрополос-

ковой линии

2.8 Математическая модель перестраиваемых согласующих трансформаторов

2.9 Калибровка перестраиваемых согласующих трансформаторов

2.10 Автономный синтез согласующих цепей имитируемых усилителей

и автогенераторов

3 МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ИМИТАТОРОВ-АНАЛИЗАТОРОВ

3.1 Амплитудная и фазовая адаптация имитатора-анализатора и его метрологические характеристики

3.2 Методика оценки суммарной погрешности измерения имитатора-анализатора

3.3 Вариационная методика оценки суммарной погрешности измерения имитатора-анализатора

4 ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИМИТАТОРА-АНАЛИЗАТОРА

И ИМИТИРУЕМЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ И АВТОГЕНЕРАТОРОВ СВЧ

4.1 Техническая реализация двухпортового четырехзондового ЦАЦ

4.2 Техническая реализация двухпортового лабораторного ИА

4.3 Техническая реализация усилителей

4.4 Техническая реализация нестабилизированного автогенератора

4.5 Техническая реализация автогенератора, стабилизированного многослойной диэлектрической структурой

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование методов и средств имитационного моделирования усилителей и автогенераторов СВЧ и измерения S-параметров их активного компонента»

ВВЕДЕНИЕ

Общая характеристика работы. Работа посвящена совершенствованию методов и прецизионных средств, обеспечивающих имитационное моделирование усилителей и автогенераторов сверхвысоких частот (СВЧ), а также адекватное и точное измерение ^-параметров активного компонента (АК) этих имитируемых устройств для их последующего проектирования и производства.

Адекватное измерение ^-параметров - это их измерение при заданных эксплуатационных характеристиках АК, выбранных из условия удовлетворения технических характеристик имитируемого устройства техническому заданию (ТЗ) на его последующее проектирование.

Адекватное и точное измерение ^-параметров АК повышает эффективность систем автоматизированного проектирования (САПР) на основе пакета Microwave Office (САПР MWO) усилителей и автогенераторов и, следовательно, экономическую эффективность их производства, поскольку способствует сокращению цикла опытно-конструкторских работ (ОКР) этих устройств за счет исключения необходимости многократной технологической коррекции их опытного образца для повторного воспроизводства.

Актуалъностъ и состояние проблемы. В настоящее время проектирование микрополосковых усилителей и автогенераторов СВЧ, которые повсеместно применяются в наземных и спутниковых системах телевидения и связи, системах радиолокации и радионавигации, осуществляют в пространстве рассчитанных ^-параметров АК этих устройств, например, полоскового транзистора. Низкая точность расчета ^-параметров АК, обусловленная физическими ограничениями его математического моделирования, приводит к снижению эффективности САПР MWO и, следовательно, к снижению экономической эффективности производства усилителей и автогенераторов, поскольку удлиняет цикл ОКР этих устройств за счет необходимости многократной технологической коррекции их опытного образца для повторного воспроизводства.

Классическим подходом к повышению эффективности САПР MWO таких устройств является переход от расчета к измерению S-параметров их АК. Неоценимый научный и практический вклад в развитие такого направления внесли известные отечественные и зарубежные ученые: Петров В. П., Евграфов В. И., Рясный Ю. В., Савелькаев С. В., Никулин С. М., Савин А. А., Engen G. F., Hoer C. H., Woods D., Bosisio R. G., Li S. H., Mazumder S. R., Muller O. и др.

В диапазоне СВЧ для измерения S-параметров АК широко используют методы: векторной рефлектометрии, «горячих S22», Х-параметров, Cardiff Lite, который разработан британской компанией Mesuro, а также метод пространственно-удаленной переменной нагрузки, двухсигнальный метод и его модификации. Эти методы реализуют с помощью дорогостоящих векторных анализаторов СВЧ-цепей (ВАЦ). Большое разнообразие перечисленных методов обусловлено их несовершенством, а также сложностью их реализации. Так, например, методы векторной рефлектометрии не обеспечивают измерение S-параметров АК на большом сигнале. Метод «горячих S22» имеет ограниченную сферу применения из-за отсутствия возможности измерения S12 -параметра, методы Х-параметров и Cardiff Lite

дорогостоящи и сложны в реализации. В методе пространственно-удаленной переменной нагрузки АК может перейти из режима усиления в режим генерации, в котором измерение S-параметров АК этим методом становится невозможным. Двухсигнальный метод авторов Bosisio R. G. и Li S. H., Mazumder S. R. предназначен для измерения S-параметров АК в согласованных с нагрузками измерительных каналах цифрового анализатора СВЧ-цепей (ЦАЦ), где комплексные коэффициенты отражения (ККО) Гну нагрузок АК (нагрузочные ККО) Гну = 0. Однако измерительные каналы ЦАЦ, например, двенадцатиполюсных, неидеальны Гну ф 0, что приводит к существенной погрешности измерения S-параметров и ограничению возможности широкого применения этого метода. Недостатком попыток его многочисленных модификаций является неопределенность предлагаемых модифицированных методов относительно S11 и/или S^-параметров.

Общим недостатком рассмотренных методов является то, что они не обеспечивают адекватное измерение 5 = /(ип,Рвх,/,Гг-,Гн-,Т-)-параметров АК в режиме усиления и генерации. Здесь 5 - косвенно измеряемые (вычисляемые) нормированные 5-параметры АК в коаксиальных измерительных портах ЦАЦ; ип - напряжения питания АК; Рвх - его входная мощность; / - частота измерения 5-параметров; Гг- и Т- - измеряемые ККО и комплексные коэффициенты передачи (ККП) АК в рассогласованных портах ЦАЦ (Гн- ф 0), имеющие физический смысл

5-параметров нагруженного четырехполюсника.

Проблема адекватного измерения вызвана тем, что 5 = /(ип, Рвх, /, Гг-,

Гну ,Ту )-параметры АК, который является активным прибором, зависят от его эксплуатационных характеристик. К ним относятся нагрузочные ККО Гн- АК и его напряжения питания ип, задающие его режим усиления или генерации, а также мощность Рвх входного сигнала АК в режиме усиления, дискретные частоты / в заданной полосе пропускания А/ в режиме усиления и частота / автоколебаний в режиме генерации. Множеству возможных значений эксплуатационных характеристик АК соответствует множество значений его 5 = / (ип, Рвх, /, Гг-, Гн- ,Т- )-па-

раметров в режиме усиления или генерации этого прибора. Поэтому для адекватного измерения 5 = / (ип, Рвх, /, Гг-, Гн- ,Т- )-параметров АК необходимо имитационное моделирование усилителей или автогенераторов СВЧ, в процессе которого эксплуатационные характеристики их АК можно выбирать так, чтобы эксплуатационные характеристики этих имитируемых устройств, такие как выходная мощность Рвых, дискретные частоты / усиления в заданной полосе пропускания А/ и частота генерации /, коэффициент усиления по мощности Кум и коэффициент шума К ш, фазовые шумы и др. удовлетворяли ТЗ на проектирование имитируемых устройств.

Современные ВАЦ не обеспечивают имитационное моделирование усилителей и автогенераторов СВЧ и, следовательно, адекватное измерение 5 = / (Цп/, Рвх, /, Г/, Гну )-параметров их АК. Кроме того, стоимость лучших

современных зарубежных образцов ВАЦ может превышать 100 тысяч долларов за одно изделие.

В диссертационной работе предложен лабораторный имитатор-анализатор (ИА), разработанный на базе гомодинного и двухсигнального ЦАЦ. Он обеспечивает имитационное моделирование усилителей и автогенераторов СВЧ и последующее адекватное измерение 5 = у(Пп/, Рвх, /, Г, Гн- ^^ )-параметров их

АК. ИА построен на базе недорогих отечественных серийных измерительных приборов.

Для решения проблемы адекватного измерения 5 = у(ип/, Рвх, у, Гг-, Гн- ^^ )-

параметров активных АК авторами Bosisio R. G. и Li S. H., Mazumder S. R. была предложена новая модификация двухсигнального метода.

Проблема точного измерения 5 = у(иш-, Рвх, у, Г/, Г^ ,Ty■) -параметров АК

была решена посредством разработки вариационной методики оценки ДГ предельной суммарной погрешности ККО Гг-. Ограничение предельной суммарной погрешности ДГ по ее предельному допуску дГ < [дГ ] позволило определить такие

метрологические характеристики ИА: предельно допустимые минимальное и максимальное значения Д^^х динамического диапазона Д измеряемого ККО Гг-;

оптимальное значение дискретного фазового сдвига 00 функции мощности Рк;

к = 1,3 на ее индикаторе и количество Q поддиапазонов измерения ККО Гг-, при которых предельная погрешность измерения ККО Гг-, Гн^ и ККП Tij не превышает предела допуска ДГт < [ДГх], тем самым способствуя повышению точности измерения 5 = у (Цп/, Рвх, у, Гг-, Гну ^^ )-параметров. Точность их измерения считалась

приемлемой, если опытный образец усилителя или автогенератора, разработанный на их основе, в пределах его технологических подстроек удовлетворял ТЗ.

Кроме того, предложено усовершенствованное коаксиальное контактное устройство (ККУ), которое посредством дополнительной калибровки ИА расчетными микрополосковыми калибраторами обеспечивает возможность передачи результатов измерения 5 = /(ип, Рвх, /, Гг-, Гн- ,Т- )-параметров АК из коаксиального измерительного тракта ИА в микрополосковый тракт, для включения в который предназначен этот АК. Предложенные конструктивные решения по усовершенствованию ККУ позволяют повысить точность и частотный диапазон измерения 5 = /(ищц,РвХ, /,Гi,Гн,Т-)-параметров АК.

Для автоматизации процедуры имитационного моделирования усилителей и автогенераторов предложен способ калибровки перестраиваемых согласующих трансформаторов (ПСТ), задающих нагрузочные ККО Гн- при имитационном моделировании усилителей и автогенераторов.

Для облегчения выбора нагрузочных ККО Гн- , обеспечивающих режим усиления или генерации АК, предложена методика анализа его устойчивости.

Таким образом, диссертационная работа, посвященная усовершенствованию методов и прецизионных средств, обеспечивающих имитационное моделирование усилителей и автогенераторов СВЧ, а также адекватному и точному измерению 5 = / (ип, Рвх, /, Г, Гн-- ,ТТ )-параметров их АК, актуальна.

Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка лабораторного имитатора-анализатора, обеспечивающего моделирование усилителей и автогенераторов СВЧ в соответствии с их техническим заданием, а также точное автоматизированное измерение 5-параметров их активного компонента в выбранном режиме его работы для последующего проектирования этих устройств.

Задачи исследований. Поставленная цель достигнута решением следующих основных научно-технических задач.

1 Усовершенствование структурной схемы лабораторного ИА, обеспечивающего имитационное моделирование усилителей и автогенераторов СВЧ в соответствии с ТЗ и новые технические решения по модернизации конструкции ККУ, которые расширяют частотный диапазон измерения 5 = у (Пп/, Рвх, у, Г/, Гн- ^ - )-па-

раметров и обеспечивают снижение погрешности их измерения, вызванной неповторяемостью подключения АК.

2 Разработка метода адекватного измерения 5 = у(Цп/, Рвх, у, Гг-, Гн- )-па-

раметров АК имитируемых усилителей и автогенераторов СВЧ для их последующего проектирования, при котором опытный образец этих устройств в пределах его технологических подстроек удовлетворяет ТЗ, что исключает необходимость многократной технологической коррекции этого опытного образца для его повторного воспроизводства, а также методики анализа устойчивости АК, облегчающей выбор нагрузочных ККО Гн- АК этих устройств при их имитационном моделировании.

3 Разработка способа дополнительной калибровки ИА, обеспечивающего передачу результатов измерения 5 = у(Пп/, Рвх, у, Гг-, Гн-, Tj) -параметров АК из коаксиального тракта ИА в микрополосковый тракт, что распространяет действие ГСИ на микрополосковый тракт.

4 Разработка методики оценки предельной суммарной погрешности измерения ДГ ККО Г, которая при ограничении этой погрешности по ее предельному

допуску [ДГ ] (| ДГ |< 0,07 | Г | по модулю и фГ < 5° по фазе) обеспечивает выбор метрологических характеристик ИА, таких как предельно допустимые минимальное и максимальное значения Д ^^х = 6;14 Дб динамического диапазона Д измеряемого ККО Г; оптимальное значение дискретного фазового сдвига 90 = 2л /3 и количество Q = 5 поддиапазонов измерения ККО Г, при которых погрешность измерения этого ККО с модулем 0,13 <| Г |< 1 не превышает заданного предельного допуска ДГ < [ДГ ] с возможностью ее коррекции по среднему до | ДГ |< 0,021 Г | по

модулю и фГ < 1° по фазе.

5 Разработка способа калибровки ПСТ, обеспечивающего автоматизацию задания начальных приближений нагрузочных ККО Г^ АК имитируемых устройств.

Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлено на основе современных радиотехнических измерений, радиотехнических систем и цепей, теории вероятностей и математической статистики, линейной алгебры, вычислительной математики и математического моделирования на персональном компьютере (ПК).

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем.

1 Впервые предложена и реализована на ИА процедура имитационного моделирования усилителей и автогенераторов СВЧ с оптимизацией этих имитируемых устройств на соответствие их технических характеристик ТЗ, а также предложены новые конструктивные решения по построению ИА, обеспечивающие снижение погрешности измерения 5 = / (Пп1, Рвх, /, Гг-, Гн- ,Т- )-параметров АК при имитационном моделировании усилителей и автогенераторов СВЧ.

2 Впервые предложен и реализован усовершенствованный метод адекватного измерения 5 -параметров, который в аналитическом виде устанавливает связь вида 5 = /(и Р / Г Г Т )

° Vй ш' вх' ^ ' ну у ''

3 Впервые предложен и реализован способ калибровки ИА, обеспечивающий передачу результатов измерения 5-параметров АК из коаксиального тракта ИА в микрополосковый тракт, что распространяет действие Государственной системы обеспечения единства измерения (ГСИ) на микрополосковый тракт.

Практическая ценность и значимость работы:

1 Адекватное и точное измерение Б-параметров АК способствует повышению экономической эффективности САПР MWO и производства усилителей и автогенераторов СВЧ за счет исключения необходимости многократной технологической коррекции их опытного образца.

2 Возможность передачи результатов измерения 5-параметров АК из коаксиального тракта ИА в микрополосковый тракт исключает необходимость разработки дорогостоящей ГСИ в микрополосковом тракте.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1 Разработанный метод адекватного измерения 5 = у(Цп/, Рвх, у, Г;-, Гн-- Д.)-

параметров активного компонента имитируемых усилителей и автогенераторов СВЧ для их последующего проектирования, при котором опытный образец этих устройств, в пределах его технологических подстроек, удовлетворяет техническому заданию, исключает необходимость технологической коррекции этого опытного образца для его повторного воспроизводства, а методика анализа устойчивости активного компонента упрощает выбор нагрузочных ККО Гн-- активного компонента этих устройств при их имитационном моделировании.

2 Разработанный способ дополнительной калибровки имитатора-анализатора обеспечивает передачу результатов измерения 5 = у(П1/, Рвх, у, Гг-, Гн--, Tj )-пара-

метров активного компонента из коаксиального тракта имитатора-анализатора в микрополосковый тракт, что распространяет действие ГСИ на микрополосковый тракт.

3 Разработанная методика оценки предельной суммарной погрешности измерения Дг ККО Г при ограничении этой погрешности по ее предельному допуску

[ДГ ] (| ДГ |< 0,07 | Г | по модулю и фГ < 5° по фазе) обеспечивает выбор метрологических характеристик имитатора-анализатора, таких как предельно допустимые минимальное и максимальное значения Д^^^ = 6;14 дБ динамического диапазона Д измеряемого ККО Г; оптимальное значение дискретного фазового сдвига 00 = 2л /3 и количество Q = 5 поддиапазонов измерения ККО Г, при которых погрешность измерения этого ККО Г с модулем 0,13 <| Г |< 1 не превышает заданного предельного допуска ДГ < [ДГ ] с возможностью ее коррекции по среднему до

| ДГ |< 0,021 Г | по модулю и фГ < 1° по фазе.

4 Разработанный способ калибровки перестраиваемого согласующего трансформатора обеспечивает автоматизацию задания начальных приближений нагрузочных ККО Г1. активного компонента имитируемых устройств.

Достоверность полученных результатов. Достоверность научных положений, выносимых на защиту, подтверждена тем, что усовершенствованные методы и средства имитационного моделирования усилителей и автогенераторов СВЧ и измерения 5-параметров их АК обеспечивают повышение экономической эффективности САПР MWO и производства усилителей и автогенераторов СВЧ за счет исключения необходимости многократной технологической коррекции их опытного образца.

Реализация в промышленности и внедрение. Результаты диссертационной работы подтверждены тремя актами внедрения, представленными в приложении:

- Актом внедрения на предприятии ООО «Альфа инструментс» в виде ККУ сечения 3,5/1,5 мм и способа его калибровки;

- Актом внедрения в учебный процесс организации «Сибирский государственный университет геосистем и технологий» по дисциплинам «Автоматизированное проектирование средств поражения», специальность 17.05.01 - Боеприпасы и взрыватели и «Основы радиотехники», специальность 12.03.01 - Информационная безопасность в виде библиотеки математических моделей усилителей и автогенераторов СВЧ и их компонентов для пакета САПР MWO;

- Актом внедрения на предприятии ФГКВОУ ВО «Новосибирское высшее военное командное училище» лабораторного ИА для поверки и настройки усилителей и автогенераторов СВЧ для технических средств различного назначения, включая технические средства для учебного процесса.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих Международных научных конгрессах и конференциях: X Международном научном конгрессе «Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014» (Международной научной конференции «СибОптика-2014»); XI Международном научном конгрессе «Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015» (Международной научной конференции «СибОптика-2015»); XII Международном научном конгрессе «Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2016» (Международной научной конференции «СибОптика-2016»); XIII Международном научном конгрессе. «Ин-

терэкспо ГЕО-Сибирь-2017» (Национальной научной конференции «Наука. Оборона. Безопасность-2017»); XIV Международном научном конгрессе «Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2018» (Национальной научной конференции «Наука. Оборона. Без-опасность-2018»); XV Международном научном конгрессе «Интерэкспо ГЕО-Си-бирь-2019» (Национальной научной конференции «Наука. Оборона. Безопасность-2019»).

Личный вклад автора. Изложенные в диссертационной работе результаты исследований, выносимые на защиту, получены лично автором при активном содействии научного руководителя. По теме диссертации опубликована одна работа без соавторов. На основании обсуждения с соавторами конструктивных и схемотехнических решений автор лично получил основные научные результаты, расчетные соотношения и выводы, что письменно подтверждено соавторами.

Публикации по теме диссертации. По материалам диссертации опубликовано 19 научных работ: 12 статей, соответствующих перечню периодических изданий, рекомендуемых ВАК; 6 статей, опубликованных в сборниках материалов Международных научных конгрессов и конференций, и один препринт.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Объем работы составляет 183 страницы машинописного текста и включает 45 рисунков, 12 таблиц и 108 наименований списка литературы. Приложение включает три акта внедрения.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ

АНАЛИЗ ВЕКТОРНЫХ И ЦИФРОВЫХ АНАЛИЗАТОРОВ СВЧ-ЦЕПЕЙ И ПРЕДПОСЫЛКИ, СТИМУЛИРУЮЩИЕ РАЗРАБОТКУ ЛАБОРАТОРНОГО ИМИТАТОРА-АНАЛИЗАТОРА УСИЛИТЕЛЕЙ

И АВТОГЕНЕРАТОРОВ СВЧ

В настоящее время проектирование микрополосковых усилителей и автогенераторов СВЧ, которые повсеместно применяются в наземных и спутниковых системах телевидения и связи, системах радиолокации и радионавигации, осуществляют в пространстве рассчитанных 5-параметров АК этих устройств, например, по-лоскового транзистора [5, 37, 38, 48-50, 54, 60, 64, 74, 78-80, 85-87, 96]. Низкая точность расчета 5-параметров АК, обусловленная физическими ограничениями его математического моделирования, приводит к снижению эффективности САПР на основе пакета MWO [38] и, следовательно, к снижению экономической эффективности производства проектируемых усилителей и автогенераторов, поскольку удлиняет цикл ОКР этих устройств за счет необходимости многократной технологической коррекции их опытного образца. Классическим подходом к повышению эффективности САПР MWO таких устройств является переход от расчета к измерению 5-параметров их АК [1, 8, 9, 11, 12, 17-19, 21-23, 25-27, 30, 39, 40, 42, 46, 47, 51, 55, 61-63, 66, 76, 84, 91, 92, 97-99, 102, 105]. В большинстве случаев измерение 5-параметров на СВЧ осуществляют с помощью ВАЦ [1, 9, 11, 12, 17, 19, 2123, 61-63, 66, 76, 84, 102, 105]. Реже применяют ЦАЦ, например, двенадцатипо-люсные, восьмиполюсные и шестиполюсные [8, 25-27, 30, 39, 40, 42, 46, 47, 51, 55, 91, 92, 97-99].

1.1 Проблема измерения 5-параметров активных компонентов устройств СВЧ

Любой усилитель или автогенератор СВЧ, содержащий АК, можно представить в виде нагруженного активного четырехполюсника, как показано на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Нагруженный активный четырехполюсник

В случае когда нагрузочные ККО Гну; j = 1,2 в отсчетных плоскостях j - j входа (j = 1) и выхода (j = 2) четырехполюсника равны Г^ = 0, он является нена-груженным. В этом случае падающие a1, a2 и отраженные b1, b2 сигналы связаны с ^-параметрами АК следующей системой уравнений [5, 37, 38, 64, 74, 78-80, 8587, 96]:

b1 = + ^12 a2; b2 = S21a1 + S22 a2,

(1.1)

где Sn = —

a2 =0

и S = b2 и S22 =-

aт

b2

- ККО на входе и выходе АК; S21 = —

a1 =0

a

a2 = 0

S b\ и S12 = —

a

- его ККО и ККП.

a1 =0

Для Гну ф 0; у = 1,2 четырехполюсник является нагруженным и характеризуется следующими параметрами: ККО Г; / = 1,2 в отсчетных плоскостях I -1 его входа (I = 1) и выхода (I = 2), а также ККП Ту (индексы I = 2, у = 1 для прямой и I = 1, у = 2 для обратной передачи). Эти параметры связаны с ^-параметрами АК соотношениями [64, 74]:

Гн

Г; = 5,.,. + 4 3 н/ ; т..=-

1 /н

(1 511Гн1)(1 522Гн2) 512 521Гн1Гн2

; ,, / = 1,2;, ф/. (1.2)

В соответствии с (1.2) и работами [11, 23] ^-параметры АК нагруженного активного четырехполюсника в их классическом представлении (1.1) можно выразить функционалом

5 = /(иш., Рвх, /, Г,, Гн/ ,Т/). (1.3)

Согласно (1.3) АК характеризуется его эксплуатационными характеристиками, а именно: нагрузочными ККО Гн/. и напряжениями питания ип, этого прибора, задающими его режим усиления или генерации, а также мощностью Рвх входного сигнала АК в режиме усиления, дискретной частотой / в заданной полосе пропускания А/ в режиме усиления и частотой / автоколебаний в режиме генерации.

В целом нагруженный активный четырехполюсник как усилитель или автогенератор характеризуется такими техническими характеристиками: выходная мощность Рвых, частота генерации /, коэффициент усиления по мощности Кум в заданной полосе пропускания А/ и коэффициент шума Кш, фазовые шумы и др.

Нагруженный активный четырехполюсник (см. рис. 1.1) как усилитель или автогенератор можно моделировать имитационной измерительной системой (ИИС), например, ИА, который будет рассмотрен ниже, или же рассчитать САПР MWO на основе измеренных ^-параметров (1.3) АК этого четырехполюсника.

Согласно (1.3) проблема измерения ^-параметров АК состоит в следующем. АК, например, транзистор, является активным прибором. Его 5 = / (ип,, Рвх, /, Г,, Гн/. ,Т/) -параметры зависят от эксплуатационных характеристик

ип,, Рвх, / и Гн/ этого прибора. Множеству возможных значений эксплуатационных

характеристик соответствует множество значений S = f (Um-, Рвх, f, Гi, Гн- ,Т-)-параметров в режиме усиления или генерации АК, где в режиме генерации Рвх = 0. Поэтому для адекватного измерения S = f (Un, Рвх, f, Гi, Гн- ,Т- )-параметров [8,39,

40, 51, 98, 99] эксплуатационные характеристики АК необходимо выбирать так, чтобы технические характеристики имитируемого ИА усилителя или автогенератора, такие как Рвых, f, Af, Кум и Кш, фазовые шумы и др., удовлетворяли ТЗ на проектирование этих устройств.

Таким образом, адекватное измерение S-параметров АК есть их измерение при его заданных эксплуатационных характеристиках, выбранных так, чтобы технические характеристики имитируемого устройства СВЧ удовлетворяли ТЗ. Любое сколь угодно точное, но неадекватное измерение S-параметров АК не обеспечивает повышение эффективности САПР MWO.

1.2 Измерение S-параметров векторными анализаторами СВЧ-цепей

Современные ВАЦ, например, фирм Hewlett Packard, Advartes, Anritsu, Rohde & Schwarz, Keysight (Agilent) и др.) [1, 21] являются мощным средством для измерения характеристик активных и пассивных радиоустройств (усилителей, преобразователей частоты, антенных коммутаторов, фильтров, коммутационных устройств, аттенюаторов и многих других компонентов, используемых в различных схемах). Кроме того, их используют для измерения свойств различных материалов (поглощение и отражение радиоволн, диэлектрическая постоянная и т. п.). Важным преимуществом ВАЦ в сравнении с другими измерительными системами (ИС) является то, что они измеряют и показывают полный набор амплитудных и фазовых характеристик устройства. К этим параметрам относятся: S-параметры, передаточные функции, амплитуда и фаза, коэффициент стоячей волны (КСВ), вносимое затухание или усиление, ослабление, групповая задержка, потери на отражение или полное сопротивление и коэффициент отражения. ВАЦ обеспечивают измерение в широком диапазоне частот от 5 кГц до 40 ГГц, некоторые модели обес-

печивают верхний диапазон 70 ГГц, а с дополнительными модулями верхний диапазон может быть расширен до 110 ГГц и выше (до 1 100 ГГц). На рисунке 1.2 приведена шкала стоимости ВАЦ фирмы АпгЙБи [22] в диапазоне частот 5-45 ГГц. Стоимость и технические характеристики ВАЦ других фирм приведены в источнике [1].

5 ГГц 10 ГГц 15 ГГц 20 ГГц 25 ГГц 30 ГГц 35 ГГц 40 ГГц 45 ГГц 50 ГГц

Рисунок 1.2 - Шкала стоимости ВАЦ фирмы АпгЙБи в диапазоне частот 5-45 ГГц

Типичная упрощенная структурная схема ВАЦ с двумя портами показана на рисунке 1.3.

Здесь нагрузочные Гн/.; / = 1,2 в отсчетных плоскостях / - / измерительных портов / , характеризующие отражения и искажения сигналов в измерительных каналах ВАЦ из-за их неидеальности.

ВАЦ

НО

и

11срсключатсль

Ти ^тнЧр^си^ гн

) Синтезатор частот Измерительный канал 2

Измерительный канал 1

Опорный приемник

а

НО

п

Гетеродин

Измерительный приемник

Блок управления, обработки данных и индикации

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Литовченко Владимир Анатольевич, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Векторные анализаторы электрических цепей [Электронный ресурс]. -Режим доступа: Шр^/^^^еИепсош .сот/Categories/Network_Analyzers/ Network_Analyzers.htm.

2. Глудкин, О. П. Статистические методы в технологии производства радиоэлектронной аппаратуры [Текст] / О. П. Глудкин, Ю. Г. Обичкин, В. Г. Блохин. -М. : Энергия, 1977. - 296 с.

3. ГОСТ 8.009-84 Нормируемые метрологические характеристики средств измерений [Текст]. - М. : Изд-во стандартов, 1984.

4. ГОСТ 8.011-72 Показатели точности и формы представления результатов измерений [Текст]. - М. : Изд-во стандартов, 1972.

5. Гупта, К. Машинное проектирование СВЧ-устройств [Текст] / К. Гупта, Р. Гардж, Р. Чадха. - М. : Радио и связь, 1984. - 192 с.

6. ГЭТ 75-2011 Государственный первичный эталон единицы волнового сопротивления в коаксиальных волноводах. Паспорт [Текст]. - Новосибирск : СНИИМ. - 2010. - 8 с. (Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии).

7. Заржецкая, Н. В. Коаксиальное контактное устройство и способ его калибровки [Текст] / Н. В. Заржецкая, В. А. Литовченко // Интерэкспо Гео-Сибирь : XV Международный научный конгресс «Наука. Оборона. Безопасность-2019» : сборник материалов, Новосибирск, 24-26 апреля 2019 г. - Новосибирск : СГУГиТ. -2019. - Т. 9. - С. 77-86.

8. Заржецкая, Н. В. Обзор методов измерения Б-параметров транзисторов СВЧ в режиме большого сигнала [Текст] / Н. В. Заржецкая, В. А. Литовченко // Вестник СГУГиТ. - 2019. - Т. 24, № 4. - С. 306-327.

9. Измерение £22 в «горячем» режиме с импульсными сигналами на анализаторе цепей. R&SZVA [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.rohde-schwarz.ru/439/AN001rus_HotS22_pulse.pdf.

10. Контактное устройство для контроля параметров интегральных структур и электронных компонентов в микрополосковых линиях передачи [Текст] / О. В. Ларичев, Е. А. Лебедева, С. М. Никулин, В. В. Петров, А. А. Шипунов // Сборник статей Пятой Всероссийской конференции «Электроника и микроэлектроника СВЧ», Том 1, 30 мая - 2 июня, Санкт-Петербург, Россия. - СПб. : СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2016. - С. 310-314.

11. Коротков, К. С. Особенности измерителей, использующих рефлектометры для определения Б-параметров четырехполюсников СВЧ [Текст] / К. С. Коротков, Д. Н. Мильченко // Телекоммуникации. - 2011. - № 9. - С. 22-26.

12. Крылов, А. А. Измерение Б-параметров электронных компонентов в полос-ковых линиях передачи [Текст] / А. А. Крылов, О. В. Лавричев, С. М. Никулин // Датчики и системы. - 2014. - № 11. - С. 34-41.

13. Литовченко, В. А. Методы анализа устойчивости активных СВЧ-цепей и измерения их Б-параметров [Текст] / В. А. Литовченко // Вестник СГУГиТ. -2015. - Вып. 1 (29). - С. 90-100.

14. Малорадский, Л. Г. Проектирование и расчет СВЧ элементов на полоско-вых линиях [Текст] / Л. Г. Малорадский, Л. Р. Явич. - М. : Сов. радио, 1972. -232 с.

15. Маттей, Д. Л. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи [Текст] / Д. Л. Маттей, Л. Янг, Е. М. Т. Джонс. - М. : Связь. - 1972. - Т. 1.- 443 с. ; Т. 2 -496 с.

16. Метод анализа устойчивости активных СВЧ-цепей [Текст] / С. В. Савель-каев, В. А. Литовченко, С. В. Ромасько, Н. В. Заржецкая // Интерэкспо ГЕО-Си-бирь-2016 : XI Международный научный конгресс : Международная научная конференция «СибОптика-2016» : сборник материалов в 5 томах, Новосибирск, 13-25 апреля 2016 г. - Новосибирск : СГУГиТ, 2016. - Т. 5. - С. 224-228.

17. МИ 3411-2013. Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерения. Анализаторы СВЧ-цепей векторные. Методика определения

метрологических характеристик [Электронный ресурс]. - М., 2013. - 54 с. - Режим доступа: https://files.stroyinf.rU/Data2/1/4293771/ 4293771833.pdf.

18. Мильченко, Д. Н. Метод определения собственных Б-параметров измерителей комплексных коэффициентов передачи и отражения [Текст] / Д. Н. Мильченко // Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2011. -Т. 7, № 4. - С. 29-33.

19. Никулин, С. М. Измерение Б-параметров нелинейных СВЧ-цепей методом пространственно удаленной переменной нагрузки [Текст] / С. М. Никулин, А. И. Торгованов // Датчики и системы. - 2014. - № 11 (186). - С. 27-34.

20. Никулин, С. М. Измерение Б-параметров СВЧ транзисторов при высоком уровне мощности методом пространственно удаленной нагрузки [Текст] / С. М. Никулин, А. И. Торгованов // Датчики и системы. - 2014. - № 4 (191). -С. 14-18.

21. Никулин, С. М. Проектирование усилителей СВЧ-мощности, эффективность метода удаленной переменной нагрузки [Текст] / С. М. Никулин, А. И. Торгованов // Электроника: Наука, технология, бизнес. - 2014. - № 3 (143). -С. 148-153.

22. НПЦ МаксПрофит [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.mprofit.ru/vectorniy_analizator_demo.htm.

23. Особенности измерения Б-параметров с помощью рефлектометров в диапазоне СВЧ [Текст] / К. С. Коротков, А. С. Левченко, Д. Н. Мильченко, М. А. Гат-ченко // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. - 2010. - № 3. - С. 20-24.

24. Оценка погрешности методик выполнения измерений [Текст] / В. П. Петров, Ю. В. Рясный, Ю. А. Пальчун, Б. А. Хворостов // Законодательная и прикладная метрология. - 1998. - № 4. - С. 47 - 51.

25. Пат. 2361227 Российская Федерация, МПК7 001Я27/28. Способ измерения Б-параметров транзисторов СВЧ в линейном режиме [Текст] / Рясный Ю. В., Борисов А. В., Лоскутов А. Н., Чашков М. С. ; заявитель и патентообладатель Сибирский

государственный университет телекоммуникаций и информатики ; заявл. 22.04.07 ; опубл. 10.07.09.

26. Пат. 2652650 Российская Федерация, МПК7 00Ж 27/28. Способ адекватного измерения Б-параметров транзисторов на имитаторе-анализаторе усилителей и автогенераторов СВЧ [Текст] / Савелькаев С. В., Ромасько С. В. ; заявитель и патентообладатель Сибирский государственный университет геосистем и технологий. - № 2017110638: заявл. 29.03.2017 ; опубл. 28.04.2018, Бюл. № 13. - 3 с.

27. Пат. 2653569 Российская Федерация, МПК7 00Ж 27/28. Способ измерения Б-параметров четырехполюсников СВЧ, предназначенных для включения в микро-полосковую линию [Текст] / Савелькаев С. В., Ромасько С. В. ; заявитель и патентообладатель Сибирский государственный университет геосистем и технологий. -№ 2017110636 ; заявл. 29.03.2017 ; опубл. 11.04.2018, Бюл. № 14. - 3 с.

28. Петров, В. П. Алгоритмические концепции в проектировании точных измерителей СВЧ-цепей [ Текст] / В. П. Петров // Актуальные проблемы электронного приборостроения «АИЭП-96». : Труды Третьей Международной НТК. - Новосибирск, 1996. - Т. 9. - С. 4-8.

29. Петров, В. П. Анализ СВЧ-цепей на основе матриц рассеяния нагруженного многополюсника [Текст] / В. П. Петров, А. А. Реховский // Приемные и передающие устройства систем связи в цифровой реализации : сб. науч. тр. учеб. Ин-тов связи. - Л. : ЛЭИС, 1987. - № 3. - С. 41-43.

30. Петров, В. П. Двухсигнальный метод измерения параметров радиоцепей [Текс] / В. П. Петров, Г. Г. Каспер, А. Ф. Симонюк // Техника средств связи. Сер. : Радиоизмерительная техника. - 1989. - Вып. 1. - С. 15-20.

31. Петров, В. П. Коммутационные многополюсные измерители параметров цепей СВЧ [ Текст] / В. П. Петров, Ю. В. Рясный // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-96) : Тр. третьей международной науч.-техн. конф. - Новосибирск, 1996. - Т. 4. - С. 8-9.

32. Петров, В. П. О некоторых статистических свойствах и их применении к оценке точности функционирования радиоустройств и систем [Текст] / В. П. Пет-

ров, Ю. В. Рясный // Труды третьей Международной НТК. - Новосибирск, 1996. -Т. 9. - С. 17-20.

33. Петров, В. П. Основы электродинамики [Текст] : учеб. пособие / В. П. Петров. - Новосибирск : СибГУТИ, 2017. - 274 с.

34. Петров, В. П. Оценка точности функциональных характеристик радиоэлектронных устройств [ Текст] / В. П. Петров // Сб. трудов VIII Международной научн.-практич. конф. «Современные концепции научных исследований». - М. : 2014. -Ч. 8. - С. 16-31.

35. Петров, В. П. Точное измерение параметров микроволновых цепей [ Текст] / В. П. Петров // Труды IEEE Российской конференции MIA-ME97 - Новосибирск, 1997 - С. 194 - 202.

36. Пиотровский, Я. Теория измерения для инженеров [Текст] / Я. Пиотровский. - М. : Мир, 1989. - 335 с.

37. Полупроводниковые входные устройства СВЧ [Текст] / Под редакцией

B. С. Эткина. - М. : Сов. радио. - 1975, Т. 1. - 344 с.

38. Резевиг, В. Д. Проектирование СВЧ-устройств с помощью Microwave Office [Текст] / В. Д. Резевиг, Ю. В. Потапов, А. А. Курушин ; под ред. В. Д. Резе-вига. - М. : СОЛОН-Пресс, 2003. - 496 с.

39. Савелькаев, С. В. Анализ и синтез методов измерения S-параметров сверхвысокочастотных транзисторов [ Текст] / С. В. Савелькаев, В. А. Литовченко // Метрология. - 2018. - № 4. - С. 51-63.

40. Савелькаев, С. В. Аналитический обзор двухсигнальных методов измерения S-параметров четырехполюсников [Текст] / С. В. Савелькаев, В. А. Литовченко, Н. В. Заржецкая // Автометрия. - 2019. - Т. 55, № 6. - С. 31-43.

41. Савелькаев, С. В. Вариационная методика оценки суммарной погрешности измерения имитаторов-анализаторов усилителей и автогенераторов СВЧ [Текст] /

C. В. Савелькаев, В. А. Литовченко // Интерэкспо ГЕО-Сибирь. XIV Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Наука. Оборона. Безопасность-2018» :

сб. материалов (Новосибирск, 23-27 апреля 2018 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2018. - С. 3-12.

42. Савелькаев, С. В. Двухсигнальный метод измерения Б-параметров активных СВЧ-цепей в режиме большого сигнала [Текст] / С. В. Савелькаев // Электронная техника. Серия: Электроника СВЧ. - 1991. - Вып. 5 (439). - С. 30-32.

43. Савелькаев, С. В. Коаксиальное контактное устройство [Текст] / С. В. Савелькаев // Измерительная техника. - 2004. - № 4. - С. 65-68.

44. Савелькаев, С. В. Математическая модель имитатора-анализатора усилителей и автогенераторов СВЧ [Текст] / С. В. Савелькаев, С. В. Ромасько, В. А. Ли-товченко // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2017 : XIII Международный научный конгресс : Национальная научная конференция «Наука. Оборона. Безопасность-2017» : сборник материалов в 2 томах, Новосибирск, 17-21 апреля 2017 г. - Новосибирск : СГУГиТ, 2017. - Т. 2. - С. 131-137.

45. Савелькаев, С. В. Математическое моделирование анализатора СВЧ-цепей с перестраиваемым измерительным датчиком [Текст] / С. В. Савелькаев // Метрология. - 2004. - № 10. - С. 7-20.

46. Савелькаев, С. В. Метод адекватного измерения Б-параметров активных четырехполюсников СВЧ и анализатор его реализующий [ Текст] / С. В. Савелькаев, С. В. Ромасько // Вестник СГУГиТ. - 2017. - Т. 22, № 1. - С. 262-277.

47. Савелькаев, С. В. Метод измерения Б-параметров транзисторов на имитаторе-анализаторе усилителей и автогенераторов [Текст] / С. В. Савелькаев, С. В. Ромасько // Метрология. - 2017. - № 2. - С. 19-28.

48. Савелькаев, С. В. Методика расчета автогенератора СВЧ в пространстве Б-параметров [Текст] / С. В. Савелькаев, В. С. Айрапетян, В. А. Литовченко // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. X Междунар. научн. конгр. : Междунар. научн. конф. «СибОптика-2014» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). -Новосибирск : СГГА, 2014. Т. 2. - С. 164-171.

49. Савелькаев, С. В. Методика расчета автогенератора СВЧ в пространстве Б-параметров [Текст] / С. В. Савелькаев, В. А. Литовченко // Успехи современной радиоэлектроники. - 2016. - № 8. - С. 36-46.

50. Савелькаев, С. В. Методика расчета резонансной частоты многослойной диэлектрической структуры на основе теории цепей [Текст] / С. В. Савелькаев, В. С. Айрапетян // Вестник НГУ. Серия : Физика. - 2014. - Т. 9, № 1. - С. 6-9.

51. Савелькаев, С. В. Обзор методов измерения Б-параметров транзисторов и их сравнительный анализ [Текст] / С. В. Савелькаев // Успехи современной радиоэлектроники. - 2018. - № 9. - С. 3-14.

52. Савелькаев, С. В. Отсчетный N -шлейфный перестраиваемый согласующий трансформатор для имитаторов-анализаторов усилителей и автогенераторов СВЧ [Текст] / С. В. Савелькаев, В. А. Литовченко // Вестник СГУГиТ. - 2018. -Т. 23, № 1. - С. 200-213.

53. Савелькаев, С. В. Разработка и исследование методов и прецизионных средств измерения Б-параметров активных СВЧ-цепей : специальность 04.11.15 Метрология и метрологическое обеспечение [Текст] : дис. д-ра техн. наук / Савелькаев Сергей Викторович. - Новосибирск : СГГА, 2006. - 189 с.

54. Савелькаев, С. В. Расчет и проектирование автогенераторных СВЧ-устройств в пространстве Б-параметров [Текст] / С. В. Савелькаев, Н. В. Заржецкая // Известия вузов. Радиоэлектроника. - 2016. - Вып. 1. - С. 30-37.

55. Савелькаев, С. В. Способ измерения Б-параметров четырехполюсников, предназначенных для включения в микрополосковый тракт [Текст] / С. В. Савелькаев, С. В. Ромасько // Вестник СГУГиТ. - 2017. - Т. 22, № 2. - С. 260-270.

56. Савелькаев, С. В. Способ калибровки полоскового контактного устройства [Текст] / С. В. Савелькаев, В. А. Литовченко // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015 : XI Международный научный конгресс : Международная научная конференция «СибОптика-2015» : сборник материалов в 3 томах, Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г. - Новосибирск : СГУГиТ, 2014. - Т. 3 - С. 37-41.

57. Савелькаев, С. В. Теоретические основы построения адаптивных двухсиг-нальных анализаторов СВЧ-цепей [Текст] / С. В. Савелькаев, В. П. Петров, Л. Г. Плавский // Известия вузов России. Радиоэлектроника. - 2008. - Вып. 1 -С. 13-23.

58. Савелькаев, С. В. Теоретические основы построения адаптивных цифровых анализаторов СВЧ-цепей [Текст] / С. В. Савелькаев // Электронная техника. Серия: Электроника СВЧ. - 1991. - Вып. 4 (443). - С. 34-39.

59. Савелькаев, С. В. Теоретические основы построения двухсигнальных анализаторов СВЧ-цепей [ Текст] / С. В. Савелькаев // Измерительная техника. - 2004. -№ 3. - С. 41-46.

60. Савелькаев, С. В. Трехсекционная дрейфово-диффузионная математическая модель полевого транзистора с барьером Шоттки [Текст] / С. В. Савелькаев, В. С. Айрапетян, В. А. Литовченко // Вестник НГУ. Серия : Физика твердого тела, полупроводников наноструктур. - 2014. - Т. 10, № 1. - С. 57-62.

61. Савин, А. А. Измерение параметров полупроводниковых приборов на пластине [Текст] / А. А. Савин, В. Г. Губа, О. Н. Быкова // Измерительная техника. -2016. - № 7. - С. 56-61.

62. Савин, А. А. Определение погрешности измерений импеданса электронных компонентов с помощью векторного анализатора цепей [Текст] / А. А. Савин,

B. Г. Губа, О. Н. Быкова // Метрология. - 2014. - № 10. - С. 20-29.

63. Саяпин, В. Ю. Описание нелинейных цепей на основе Х-параметров и методика их измерения [ Текст] / В. Ю. Саяпин // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - 2012. - № 2-1 (26). -

C. 83-86.

64. Силаев, М. А. Приложение матриц и графов к анализу СВЧ устройств [Текст] / М. А. Силаев, С. Ф. Брянцев. - М. : Сов. радио, 1970. - 256 с.

65. Средства измерения. Общие метрологические характеристики, подлежащие нормированию. Проект стандарта, СП21/СД1 [Текст]. - 1981.

66. Теоретические основы векторного анализа цепей в соответствии с МИ 3411 [Электронный ресурс]. - М., 2013. - 20 с. - Режим доступа: www.planarchel.ru/Products/Measurement%20instrument/paper_2014-07-18_2.pdf.

67. Теоретические основы построения имитатора-анализатора активных СВЧ цепей [Текст] / С. В. Савелькаев, В. А. Литовченко, С. В. Ромасько, Н. В. Заржец-кая // Вестник СГУГиТ. - 2016. - Вып. 1 (33). - С. 175-188.

68. Теоретические основы построения имитатора-анализатора активных СВЧ-цепей [Текст] / С. В. Савелькаев, С. В. Ромасько, В. А. Литовченко, Н. В. Заржец-кая // Успехи современной радиотехники. - 2017. - № 2. - С. 50-61.

69. Теоретические основы построения имитатора-анализатора усилителей и автогенераторов СВЧ [Текст] / С. В. Савелькаев, С. В. Ромасько, В. А. Литовченко, Н. В. Заржецкая // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. - 2017. - Вып. 1. - С. 63-73.

70. Теоретические основы построения имитаторов-анализаторов для систем автоматизированного проектирования усилителей и автогенераторов СВЧ [Текст] : препринт / С. В. Савелькаев, В. А. Литовченко, Н. В. Заржецкая, С. В. Ромасько ; под общ. ред. С. В. Савелькаева. - Новосибирск : СГУГиТ, 2018. - 127 с.

71. Техника измерения Б-параметров СВЧ-транзисторов в полосковых линиях передачи с произвольным волновым сопротивлением [Текст] / В. И. Евсеев, О. В. Лавричев, С. М. Никулин, В. В. Петров, А. С. Шипунов // Вестник воздушно-космической обороны. - 2017. - № 4 (16). - С. 46-50.

72. Технические средства для измерений параметров полосковых СВЧ-устройств [Текст] / В. И. Евсеев, Е. А. Лебедева, С. М. Никулин, В. В. Петров, А. С. Шипунов // Датчики и системы. - 2016. - № 6 (204). - С. 23-27.

73. Тишер, Ф. Техника измерений на сверхвысоких частотах [Текст] / Ф. Ти-шер ; пер. с нем. ; под ред. В. Н. Стретенского.- М. : Госфизматиздат, 1963. -367 с.

74. Фельдштейн, А. Л. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ [Текст] / А. Л. Фельдштейн, Л. Р. Явич. - М. : Связь, 1971. - 388 с.

75. Филатов, В. А. Автоматизированный стенд для входного контроля пассивных компонентов СВЧ [Текст] / В. А. Филатов, А. В. Щукин, П. И. Бобкович // 26-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» : материалы конференции. - 4-6 сентября 2016 г., Севастополь, Крым, Россия. - С. 1907-1912.

76. Х-параметры: новый принцип измерений, моделирования и разработки нелинейных ВЧ и СВЧ компонентов [Текст] / D. E. Root, J. Horn, L. Betts, Ch. Gillease, J. Verspecht // Контрольно-измерительные приборы и системы, компания Agilend Technologies. - C. 20-24.

77. Энген, Г. Ф. Успехи в области СВЧ измерений [Текст] / Г. Ф. Энген // Труды Института инженеров по электронике и радиоэлектронике. - 1987. - Т. 66, № 4. - С. 8-20.

78. Adam, Stephen F. Microwave Theory and Applications [Text] / Stephen F. Adam - Reproduced with Permission, Courtesy of Agilent Technologies, Inc., 2010. -520 p.

79. Awand, Z. Design of Microwave Transistor Amplifiers Using S-Parameters [Text] / Z. Awand. - Springer, 25 Sehtember 2013. - P. 147-266.

80. Awand, Z. Microwave system design [Text] / Z. Awand. - Springer, 2014. -326 p.

81. Caglayan, C. Non-Contact Probes for On-Wafer Characterization of Sub-Millimeter-Wave Devices and Integrated Circuits [Text] / C. Caglayan, G. C. Trichopoulos, K. Sertel // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, November 2014. -Vol. 62, No 11. - P. 2791-2801.

82. Design Criteria of Automatic Fixture Removal (AFR) for Asymmetric Fixture De-embedding [Text] // C. Yoon, M. Tsiklauri, M. Zvonkin, J. Fan, J. L. Drewniak, A. Razmadze, A. Aflaki, J. Kim, Q. B. Chen // 2014 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC), 4-8 Aug. 2015, Raleigh, North Carolina, USA. -P. 654-659.

83. Dunsmore, J. Characterization of asymmetric fixtures with a two-gate approach [Text] / J. Dunsmore, N. Cheng, Y. Zhang // Proceedings of the 77th Microwave Measurement Conference (ARFTG), 10 June, 2011. - P. 1-6.

84. Dunsmore, Joel P. Handbook of Microwave Component Measurements: with Advanced VNA Techniques [Text] / Joel P. Dunsmore. - Wiley, 2012. - 636 p.

85. Eisenstadt, W. R. Microwave Differential Circuit Design Using Mixed-Mode S-Parameters [Text] / W. R. Eisenstadt, B. Stengel, B. V. Thompson. - Artech House, 2006. - 248 p.

86. Ellinger, Frank. Radio Frequency Integrated Circuits and Technologies [Text] / Frank Ellinger. - Springer, 2012. - 512 p.

87. Grebennikov, Andrei. RF and Microwave Transmitter Design [Text] /Andrei Grebennikov. - Wiley, 2011. - 838 p.

88. Horibe, M. Metrological Traceability in Waveguide S-parameter Measurement at 1.0 THz band [Text] / M. Horibe, R. Kishikawa. // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. - June 2013. - Vol. 62, No 6. - P. 1814-1820.

89. Integrated Device Technologies: официальный сайт [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.idt.com (дата обращения 14.06.2018).

90. Keysight Technologies PNA-X Series Microwave Network Analyzers Published in USA, May 7, 2015, 5990-4592EN [Text] . - 41 p.

91. Li, S. H. Automatic analysis of two-port active microwave network [Text] / S. H. Li, R. G. Bosisio // Electronics Letters. - 1982. - Vol. 18, No 24. - P. 1033-1034.

92. Mazumder, S. R. Two-signal parameters of transistors [Text] / S. R. Mazumder // IEEE Trans. - 1978. - Vol. MTT-26, No 6. - P. 417-420.

93. Nemoto, T. Microwave circuit analysis using the equivalent generator concept [Text] / T. Nemoto, D. F. Wait // IEEE Trans. - 1968. - Vol. MTT 16, No 10. -P. 866-833.

94. Network Analysis Applying the 8510 TRL Calibration for Non-Coaxial Measurements. Technical Overview. Published in USA, July 31, 2014. Product Note 5091-

3645E. Keysight Technologies (USA) [Electronic resource]. - Mode of access: http://www.keysight.com (дата обращения 14.06.2016).

95. Non-Contact Probes for Device and Integrated Circuit Characterization in the THz and mmW Bands [Text] / C. Caglayan, Georgios C. Trichopoulos and K. Sertel // Transactions on Microwave Symposium (IMS), 1-6 June, 2014. - P. 1-3.

96. Poole, C. Microwave Active Circuit Analysis and Design [Text] / C. Poole, I . Darwazeh. - Elsevier, 2016. - 668 p.

97. Savel'kaev, S. V. A method of measuring the S-parameters of transistors on a simulator-analyzer of amplifiers and UNF self-excited oscillators [Text] / S. V. Savel'kaev, S. V. Romas'ko // Measurement Techniques. - Vol. 60, No. 6, September, 2017. - P. 612-619.

98. Savel'kaev, S. V. Analysis and synthesis of methods for measuring the S-parameters of microwave transistors [Text] / S. V. Savel'kaev, V. A. Litovchenko // Measurement Techniques. - Vol. 61, No. 12, March, 2019. - P. 1223-1227.

99. Savel'kaev, S. V. Analytical reviewof two-signal methods for measuring the S-parameters of two-port networks [Text] /S. V. Savel'kaev, V. A. Litovchenko, N. V. Zarzhetskaya // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. - 2019. -Vol. 55, No. 6. - P. 1-10.

100. Scott, J. B. Investigation of a Method to Improve VNA Calibration in Planar Dispersive Media Through Adding an Asymmetrical Reciprocal Device [Text] / J. B. Scott // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - September 2004. - Vol. 53, No 9. - P. 3007-3013.

101. Single-Flange 2-Port TRL Calibration for Accurate THz S-parameter Measurements of Waveguide Integrated Circuits [Text] / J. Hanning, J. Stenarcon, K. Yhland, P. J. Sobis, T. Bryllert, J. Stake // IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology. - September 2014. - Vol. 4, No 4. - P. 582-587.

102. Teppati, V. Modern RF and Microwave Measurement Techniques [Text] / V. Teppati, A. Ferrero, M. Sayed. - Cambridge University Press, 2013. - 476 p.

103. Terahertz Micromachined On-Wafer Probes: Repeatability and Reliability [Text] / L. Chen, C. Zhang, T. J. Reck, A. Arsenovic, M. Bauwens, C. Groppi, A. W. Lichtenberger, R. M. Weikle, N. S. Barker // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - September 2012. - Vol. 60, No 9. - P. 2894-2902.

104. THz Vector Network Analyzer Measurement and Calibration [Text] / J. L. Hesler, Y. Duan, B. Foley, T. W. Crowe // 21st International Symposium on Space Terahertz Technology. - Oxford, 23-25 March, 2010. - P. 318-320.

105. User's Guide. Agilent E5061A/E5062A ENA Series RF Network Analyzers [Text]. - Agilent Technologies : Manufacturing No. E5061-90050, June 2007. - 413 p.

106. Vanel, J. Improved Evaluation of Planar Calibration Standards Using the TDR Preselection Method [Text] / J. Vanel // Acta Polytechnica. - Vol. 47, No 4-5/2007, Czech Technical University Publishing House. - P. 102-106.

107. Withwave: официальный сайт [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.with-wave.com/t-probes (дата обращения 14.06.2018).

108. Zhu, N. H. Phase uncertainty in calibrating microwave test fixtures [Text] / N. H. Zhu // IEEE Trans. - 1999 - Vol. VTT-47. - No. 10. - P. 1917-1922.

УТВЕРЖДАЮ Директор Института оптики и щащологий информационной

ОЛОГИИ И№

^^$^«Щезопасности СГУГиТ, IУ^&Мсты^ъЬ^ г. Новосибирск

/off/ Опгнкц

Ш^ЩЩ'а^дфлгigjj , А.В. Шабурова

ЩкШтЖШ—2020т.

АКТ

о внедрении материалов диссертационного исследования

Литовченко Владимира Анатольевича

в ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет геосистем и технологий» на тему: «Совершенствование методов и средств имитационного моделирования усилителей и автогенераторов СЧВ и измерения 8-параметров их активного

Комиссия в составе:

председателя - заведующего кафедрой специальных устройств, инноватики и метрологии д.т.н., доцента B.C. Айрапетяна;

членов комиссии:

- заведующего кафедрой физики к.т.н., доцента И.Н. Карманова;

-доцента кафедры фотоники и приборостроения к.т.н., Д.М. Никулина;

Комиссия рассмотрела полученные научные результаты диссертационной работы Литовченко Владимира Анатольевича в виде библиотеки математических моделей усилителей,и автогенераторов СВЧ и их компонентов на базе пакета Microware office (MWO) и свидетельствует о том, что они были внедрены в учебный процесс дисциплин «Электротехника и электроника», специальность 17.05.01 - Боеприпасы и взрыватели и «Основы радиотехники и радиолокации», направление подготовки 12.03.01 - Информационная безопасность Сибирского государственного университета геосистем и технологий.

Внедрение результатов исследования в учебный процесс Сибирского государственного университета геосистем и технологий значительно улучшили информационное обеспечение студентов университета в области изучения и расчета усилителей, а также, автогенераторов СВЧ.

компонента»

Члены комиссии':

Председатель комиссии

В.С.Айрапетян

И.Н. Карманов

Д.М. Никулин

Alfa Instruments

м»мгрит(л*н PC п fin РЧ ДП»ЯНИ f

ттефо^факг. -7(383Q ¿0300-00 p-rai rvfoffa;fai-ítr ru №h:h rtp l'.' iFVdV/iJ Е- ru

QÇC "Альфа Irt-cip yuetTC* 8Э0043 Раосля. s hfcectrfvpcí. |ул Л^зРн^я, 29. oîbt 207

УТВЕРЖДАЮ ¡еральныП ди рек юр

АКТ \ /

о внедрении матер1Еалов диссертационной работы В_А>ЛнтоьЧйнсо на тему.

«^Совершенствование методов и средс i в имитационного моделирования усилителей п автогенераторов СВЧ и измерения S-пара метров нх акшвного компонента» ¡Специальность; 05.! 2.07 Антенны.СВ-Ч устройства в их технологий

Настоящим актом подтверждается факт использования Tía предприятии ООО «Альпа Инструменте» следующих результатов диссертационной работы В.А Лнтовченко. ]. Коаксиальное контактное устройство сечения 3,5/1.5 мм. обеспечивающее подключение к С134 анализатору цепей в диапазоне частот 0,1 !ü ГГи транзисторов в корпусах КТ-21, КТ-22. KI47. 045-03 u 045-04. а также илфопшнсиоик топологий на подложках толщиной до 2мм я базовой длиной 5, 12,24 л 4В мм.

2. Способ калнбровкн коаксиального контактного устройства на основе использования расчетным микрополосковых калибраторов. Данный способ обеспечивает получение результатов измерения S параметров микрополосковых устройств н транзисторов полосковой геометрии непосредственно в микрополосковом тракте.

Существенным преимуществом внедренного коаксиального контактного устройства является обеспечение поочередного подключения к его измерительным входам стандартных коаксиальных мер и полос ковых устройств различного назначения npLf проведении калибровки.

Таким образом, расчетные микрополосковые калибра юры обеспечивают передачу результатов из мерен тея комплексных параметров микрополосковых устройств и транзисторов из коаксиального измерительного тракта анализатора С ЬЧ-цепей в

УГВ^РЗВДМЦ Врио начальника Порос ибир^фгн высшего военшгЬ коушмниш учйшша полковник {§

! ИХ

акт V'-:'- £

внедрении ма те риалов /шссергапнонжни исШЗД^нр ^

Литовченко Владимира Анатольевича на тему «Совершенствование методов и средств и мига ционною моделирования усилителей и автогенераторов С ВЧ и измерения Б-параметров их активного компонента», специальность 05.12.07- Антенны, СВЧ устройства и их технологии

Комиссии в шнтаве: председателя - доцента кафедры эксплуатации и ремонта вооружения и военной техники, кандидата технических наук, доцента, полковника Гольцмана АЛ.

Членов комиссии:

- доцента кафедры эксплуатации и ремонта вооружения и военной техники, кандидата технических наук, доцента, гражданского персонала Черненко А.Н.;

- доцента кафедры эксплуатации и ремонта вооружения и военной техники, доцента, гражданского персонала Максимейко ЮГ,;

- преподавателя кафедры эксплуатации и ремонта вооружения и военной техники, кандидата технических наук, майора Полушкина В А,

Настоящим актом подтверждает факт внедрения лабораторного имитатора-анализатора усилителей и автогенераторов СВЧ на предприятии ФГКВОУ ВО «Новосибирское высшее военное командное училище».

Лабораторный имитатор-анализатор был использован для поверки и ремонта усилителей и автогенераторов СВЧ, используемых в радиоприемной, радиопередающей и радиолокационной аппаратуре СВЧ - диапазона изделий 1Л22 7 «Соболятник» и ЦПI(М-1 «Фара», предназначенных для использования в учебном процессе.

Внедрение имитатора-анализатора усилителей и автогенераторов СВЧ позволило существенно повысить качество поверки и ремонта этих изделий и си шить время их проведения, что являегся важным факгором для боевых условий.

Председатель комиссии:

Члены комиссии:

полковник

майор

I рйж>|н иеКий персонал гражданский персонал

Гольцман А. П.

Полушкин Б,А, Черненко А.Н, Максимейко Ю.Г.